[发明专利]基于样板干涉法的平面面形误差在线检测装置和方法

摘要

本发明公开了一种基于样板干涉法的平面面形误差在线检测装置和方法，该装置包括：样板、待测件、平面LED光源、干涉条纹采集单元、平面面形误差检测单元和控制单元；平面LED光源的正面为照射面且相对样板设置；平面LED光源用于提供多种波长的均匀照明光，并以其中至少两种被选定的波长的照明光源分时逐次照射样板和待测件；干涉条纹采集单元用于采集和输出等厚干涉条纹图像；平面面形误差检测单元用于获得不同波长照明下等厚干涉条纹图像上同一点的强度变化，得到该点的绝对光程差，并以此类推确定被测面上所有点的绝对光程差而得到待测件的被测面的面形误差。本发明能够实现客观、自动化、高精度、低成本的平面光学元件面形误差的检测。

主权项

1.一种基于样板干涉法的平面面形误差在线检测装置，其特征在于，包括：样板(1)、待测件(2)、平面LED光源(3)、干涉条纹采集单元(4)、平面面形误差检测单元(5)和控制单元(6)；其中，所述待测件(2)和所述平面LED光源(3)分别布置在所述样板(1)的两侧；所述待测件(2)的被测面(2a)贴合到所述样板(1)的基准面(1a)，在照明光源照射作用下所述待测件(2)的被测面(2a)与所述样板(1)的基准面(1a)之间的空气间隙能够产生等厚干涉条纹图像；所述平面LED光源(3)具有正面(3a)和背面(3b)，所述正面(3a)为照射面且相对所述样板(1)设置；所述平面LED光源(3)用于提供多种波长的均匀照明光，并以其中至少两种被选定的波长的照明光源分时逐次照射所述样板(1)和待测件(2)；所述干涉条纹采集单元(4)包括相机(41)和小孔光阑(42)，所述小孔光阑(42)置于所述相机(41)的镜头外的正前方，且贴合到所述平面LED光源(3)的背面(3b)；所述干涉条纹采集单元(4)用于采集和输出所述等厚干涉条纹图像；所述平面面形误差检测单元(5)用于根据被选定的照明光源的波长及经该波长照明光源照明后产生的所述等厚干涉条纹图像，获得不同波长照明下所述等厚干涉条纹图像上同一点的强度变化，得到该点的绝对光程差，并以此类推确定被测面(2a)上所有点的绝对光程差而得到所述待测件(2)的被测面(2a)的面形误差；所述平面面形误差检测单元(5)具体包括输入模块(51)、存储模块(52)、比对分析模块(53)和计算模块(54)，其中，所述输入模块(51)用于接收选定的照明光源的波长数据及经该波长照明光源照明后产生的所述等厚干涉条纹图像、和预先设定的光程差范围；所述计算模块(54)用于接收所述输入模块(51)的照明光源的波长和预先设定光程差，并根据其内预先设置的等厚干涉的干涉条纹强度公式，计算设定光程差下的参考矩阵中的干涉条纹强度，等厚干涉的干涉条纹强度公式为：其中，ΔH为光程差，λ为照明光源的波长，I为干涉条纹强度；所述存储模块(52)用于将对应各照明光源的波长λ的所述所有预先设定的光程差范围内所有光程差下的干涉条纹强度I以矩阵形式存储为参考矩阵；所述比对分析模块(53)用于将实际测得的所述等厚干涉条纹图像上各点的[I_λ1，I_λ2，I_λ3......]与参考矩阵中的所有干涉条纹强度向量进行比对，以干涉条纹强度向量内各元素与模板矩阵中最为接近的一干涉条纹强度向量对应的光程差为该点绝对光程差，以此类推获得所述待测件(2)的被测面(2a)上所有点的绝对光程差从而得到所述待测件(2)的被测面(2a)的面形误差；所述控制单元(6)用于为所述平面LED光源(3)和相机(41)提供准确的时序控制信号，用于匹配所述平面LED光源(3)照明和所述相机(41)曝光。